[发明专利]增稠剂组合物和对水性体系增稠的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及水性增稠剂聚合物组合物，它们的制备方法和使用方 法。

背景技术

水性聚合物体系，例如含乳液聚合物粘合剂的涂料，通常使用增稠剂 以获得该水性体系合适的配方和应用所需程度的粘度。用于水性聚合物体 系的一种通用类的增稠剂在本领域中用术语“缔合性”表示。有时也称为缔 合性增稠剂，因为它们增稠的机理被认为是包括增稠剂分子中的疏水性部 分之间和/或增稠剂分子中的疏水性部分与其它疏水性表面之间的疏水性缔 合。一种常用的缔合性增稠剂的聚合主链由一个或多个聚合氧化烯单元(通 常是聚环氧乙烷或聚环氧丙烷)的嵌段构成，在主链上或在主链内连接疏水 性基团。另一种常用的缔合性增稠剂使用具有与主链连接的疏水性基团的 纤维素主链。这两种缔合性增稠剂均可称为聚醚增稠剂，这是因为它们都 具有包含醚键的主链。已知的聚醚缔合性增稠剂是非离子型增稠剂，它们 在水性体系中的增稠效果基本与pH值无关。

除了聚醚链段以外，还可将其它种类的链段结合入聚醚缔合性增稠剂 的主链内。文献已经揭示了具有聚氨酯聚醚主链链段且包含疏水性基团的 缔合性增稠剂，所述疏水性基团包括叔胺和仲胺官能团。美国专利第 6,939,938号揭示了具有胺官能疏水性基团的缔合性聚氨酯聚醚增稠剂，其 中至少85％的胺官能团转化为永久的阳离子季胺官能团。因为季胺是永久 阳离子，该基团的缔合性质不会根据例如pH值变化而很容易地改变和显示 不出来。

目前销售的大多数的缔合性增稠剂以可倾倒的水性液体的形式销售。 为了便于使用，需要该增稠剂产品的粘度(布鲁克菲尔德(Brookfield)在6 rpm条件下测得)小于15,000厘泊(cp)，甚至小于5,000cp，这样产品可以容易 从其储存容器排出，而且可以容易混入其所加入的水性体系中。可通过减小 活性固体的浓度来降低水性增稠剂产品的粘度，但是根据要用所述产品增 稠的水性体系的固体重量，其具有限制配方范围的缺点。

其它用来降低聚醚缔合性增稠剂粘度的技术也不能令人满意。人们已 使用了聚醚缔合性增稠剂和水及水混溶性有机助溶剂的混合物，所述有机 助溶剂是例如二甘醇单丁醚，三甘醇单丁醚，乙二醇，聚乙二醇，丙二醇或 聚丙二醇。但是使用这些挥发性有机溶剂与越来越严格的环保规定是背道 而驰的，所述环保规定包括减少挥发性有机物含量(VOC)。因此，尽管所述 有机助溶剂发挥了预期的作用，但是它们具有潜在的环境、安全和健康方面 的缺点。另一种抑制聚醚缔合性增稠剂的产品粘度的方法是将表面活性剂 与所述水性缔合性增稠剂混合。但是，所需的较高的表面活性剂含量会对 增稠剂产品在要增稠的水性体系中的增稠效果带来负面影响，会降低最终 干燥的涂层的性能。另外，表面活性剂提高了产品的成本。

人们还揭示了将环糊精化合物与水性增稠剂产品混合以抑制粘度。环 糊精能够抑制聚醚增稠剂产品的粘度，直至产品加入到包含足够高含量表 面活性剂的水性体系中，该表面活性剂的含量足以将增稠剂疏水物质从环 糊精空穴中替换出来。该方法的主要缺点是环糊精化合物的成本很高。

可以将高产品粘度KU建筑聚醚增稠剂与低产品粘度的ICI建筑聚醚增 稠剂掺混，以提供中等粘度的掺混物。但是，当使用该方法的时候，在不同 的涂料配方中增稠到不同的KU和ICI粘度目标的灵活性受到削弱。

另一种在水中以高活性固体浓度提供水性增稠剂的方法是使用疏水性 改性的碱溶胀性或碱溶性乳液(HASE)增稠剂。HASE增稠剂依赖于聚合物 主链自身在低pH条件下的不溶性，使得增稠剂能够以乳液的形式，在低粘 度和较高固体含量条件下提供。但是，所述基本离子性主链最终会产生与 施涂的涂层对水的敏感性有关的其它问题。

因此，本领域仍然需要可倾倒的缔合性增稠剂，该增稠剂同时具有低 粘度和可能的最高活性的增稠剂固体。人们特别需要一种低成本、环境友 好的方法来抑制具有实际活性固体浓度的聚醚缔合性增稠剂的水性产品粘 度。

发明内容